Was ist Strom?? (Mit Experiment)

Der Elektrisches Zulagen Es ist der Parameter, der die Reaktion eines Mediums auf das Vorhandensein eines elektrischen Feldes quantifiziert. Es wird mit dem griechischen Buchstaben ε bezeichnet und sein Wert für die Hohlraum, die als Referenz für die anderen Mittel dient, lautet wie folgt: ε_entweder = 8.8541878176 x 10^-12  C² /N.M² 

Die Natur des Mediums gibt ihm eine besondere Reaktion auf die elektrischen Felder. Auf diese Weise die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Molekulargewicht, die Geometrie von Bestandteilen, mechanische Spannungen im Inneren oder dass es in dem Raum, in dem die Existenz des Feldes erleichtert wird.

Abbildung 1. Die Luft wird ein Fahrer über einer bestimmten Spannung. Quelle: Pixabay.

Im letzteren Fall wird gesagt, dass das Material präsentiert Anisotropie. Und wenn keine Richtung bevorzugt ist, wird das Material berücksichtigt isotrop. Die Durchlässigkeit von homogenen Mitteln kann basierend auf der Durchlässigkeit des Vakuums ε exprimiert werden_entweder Durch den Ausdruck:

ε = κε_entweder

Wobei κ die relative Durchlässigkeit des Materials ist, auch genannt Dielektrizitätskonstante, eine dimensionslose Menge, die für zahlreiche Materialien experimentell ermittelt wurde. Später wird eine Möglichkeit, diese Messung durchzuführen.

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Dielektrikum und Kondensatoren

Ein Dielektrikum ist ein Material, das keinen Strom gut leitet, sodass es als Isolator verwendet werden kann. Dies verhindert jedoch nicht, dass das Material auf ein externes elektrisches Feld reagiert und seine eigene erzeugt.

Im Folgenden werden wir die Reaktion isotropes dielektrische Materialien wie Glas, Wachs, Papier, Porzellan und einige Fette analysieren, die üblicherweise in der Elektronik verwendet werden.

Zwischen zwei Metallblättern eines flachen Plaqueskondensators kann ein elektrisches Feld außerhalb des Dielektrikums hergestellt werden.

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Dielektrikum fehlen im Gegensatz zu Treibern wie Kupfer freie Lasten, die im Material bewegt werden können. Die Moleküle, die sie ausmachen, sind elektrisch neutral, aber die Lasten können sich leicht bewegen. Auf diese Weise können sie als elektrische Dipole modelliert werden.

Ein Dipol ist elektrisch neutral, aber die positive Last ist ein kleiner Abstand von der negativen Last getrennt. Innerhalb des dielektrischen Materials und in Abwesenheit eines externen elektrischen Feldes sind die Dipole normalerweise zufällig verteilt, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Figur 2. In einem dielektrischen Material sind die Dipole zufällig ausgerichtet. Quelle: Selbst gemacht.

Dielektrikum in einem externen elektrischen Feld

Wenn das Dielektrikum in der Mitte eines externen Feldes eingeführt wird, zum Beispiel die in zwei leitenden Blättern erstellten Dipolen, werden die Dipole neu organisiert und die Lasten getrennt, wodurch ein internes elektrisches Feld in dem Material in entgegengesetztem Richtung zum Außenbereich erzeugt wird Feld.

Wenn diese Vertreibung auftritt, wird gesagt, dass das Material ist Polarisiert.

Figur 3. Polarisiertes dielektrisches Material. Quelle: Selbst gemacht.

Diese induzierte Polarisation verursacht das Netz oder das resultierende elektrische Feld UND Abnahme, Effekt in 3 gezeigt, da das externe Feld und das durch diese Polarisation erzeugte interne Feld die gleiche Richtung, aber entgegengesetzte Sinne haben. Die Größe von UND Es wird gegeben durch:

E = e_entweder - UND_Yo

Das externe Feld erfährt dank der Wechselwirkung mit dem Material in einem Faktor, der als κ- oder dielektrische Konstante des Materials, eine makroskopische Eigenschaft desselben. In diesem Betrag ist das resultierende oder Netzfeld::

E = e_entweder/κ

Die dielektrische Konstante κ ist die relative Zulage des Materials, eine dimensionslose Menge, die immer mehr als 1 und gleich 1 in einem Vakuum ist.

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κ = ε/ε_entweder

Oder ε = κε_entweder Wie am Anfang beschrieben. Die Einheiten von ε sind die gleichen wie die von ε_entweder: C² /N.M² von m.

Messung der elektrischen Zulage

Der Effekt des Einsetzens eines Dielektrikums zwischen den Kondensatorplatten besteht darin, eine zusätzliche Lastspeicherung zu ermöglichen, dh eine Kapazitätserhöhung. Diese Tatsache wurde von Michael Faraday im 19. Jahrhundert entdeckt.

Es ist möglich, die Dielektrizitätskonstante eines Materials unter Verwendung eines parallelen flachen Plaque -Kondensators wie folgt zu messen: Wenn nur Luft zwischen den Platten liegt, kann gezeigt werden, dass die Kapazität angegeben wird durch:

C_entweder = ε_entweder. Anzeige

Wo C_entweder Es ist die Kapazität des Kondensators, ZU Es ist der Bereich der Teller und D ist der Abstand zwischen ihnen. Bei der Einführung eines Dielektrikums steigt die Kapazität jedoch in einem κ -Faktor, wie im vorherigen Abschnitt zu sehen ist, und dann ist die neue C -Kapazität C proportional zum Original:

C = κε_entweder. A/d = ε. Anzeige

Der Grund zwischen der endgültigen und der anfänglichen Kapazität ist die dielektrische Konstante des Materials oder der relativen Zulage:

κ = c /c_entweder 

Und die absolute elektrische Zulage des fraglichen Materials ist bekannt durch:

ε = ε_entweder .  (C / c_entweder)

Die Maßnahmen können leicht durchgeführt werden, wenn ein Multimeter, der die Kapazität messen kann, verfügbar ist. Eine Alternative besteht darin, die VO -Spannung zwischen den Kondensatorplatten ohne Dielektrikum zu messen und aus der Quelle isoliert zu werden. Das Dielektrikum wird dann eingeführt und eine Abnahme der Spannung wird beobachtet, deren Wert V sein wird.

Dann κ = v_entweder / V

Experimentieren, um die elektrische Zulage der Luft zu messen

-Materialien

- Flachplatten Kondensator Parallele einstellbare Trennung.

- Mikrometrische oder Vernierschraube.

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- Multimeter, der die Funktion der Messkapazität hat.

- Graphpapier.

-Verfahren

- Wählen Sie eine Trennung D Unter den Kondensatorplatten und mit Hilfe des Multimeter die Kapazität messen C_entweder. Schreiben Sie das Datenpaar in einer Werte Tabelle auf.

- Wiederholen Sie den vorherigen Vorgang für mindestens 5 Trennungen von den Platten.

- Finden Sie den Quotienten (ANZEIGE) Für jede der gemessenen Messungen.

- Dank des Ausdrucks C_entweder = ε_entweder. Anzeige Es ist bekannt, dass c_entweder Es ist proportional zum Quotienten (Anzeige). Grafik auf Millimeterpapier jeden Wert von C_entweder mit ihrem jeweiligen Wert von Anzeige.

- Passen Sie die beste Linie visuell an und bestimmen Sie Ihre Steigung. Oder finden Sie die Steigung durch lineare Regression. Der Wert der Steigung ist die Zulage der Luft.

Wichtig

Die Trennung zwischen den Platten sollte etwa 2 mm nicht überschreiten, da die Gleichung für die Kapazität des parallelen Flachplattenkondensators unendliche Platten ist. Dies ist jedoch ein ziemlich guter Ansatz, da die Seite der Platten immer viel größer ist als die Trennung zwischen ihnen.

Dieses Experiment bestimmt die Zulage der Luft, die dem von Vakuum ziemlich nahe kommt. Die Dielektrizitätskonstante des Vakuums beträgt κ = 1, während die trockene Luft κ = 1 ist.00059.

Verweise

1. Dielektrikum. Dielektrizitätskonstante. Erholt von: Elektriker.Cl.
2. Figueroa, Douglas. 2007. Physische Serie für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Volumen 5 Elektrische Wechselwirkung. 2. Auflage. 213-215.
3. Laboratori d'Elecrictat i Magnetisme (UPC). Relative Zulage eines Materials. Erholt von: Elaula.Ist.
4. Monge, m. Dielektrikum. Elektrostatisches Feld. Universität Carlos III von Madrid. Erholt von: ocw.UC3M.Ist.
5. Sears, Zemansky. 2016. Universitätsphysik mit moderner Physik. 14^th. Ed. 797 - 806.